JP6668776B2 - ブレイク装置 - Google Patents

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Description

本発明はダイシングリングに粘着材を介して取付けられた脆性材料基板を分断するブレイク装置に関し、特にテーブル上にサイズの異なる複数種類のダイシングリングを選択的に設置できるようしたブレイク装置に関するものである。
特許文献１には、テーブル上に半導体ウエハを設けたダイシングリングを保持し、その上部よりブレイクバーを押し下げてブレイクするブレイク装置が示されている。このブレイク装置においては、テーブル上のダイシングリングに保持されている半導体ウエハにはあらかじめ格子状にスクライブが形成されている。格子状に基板をブレイクする場合には、ブレイクバーを１つのスクライブラインに沿って押し下げてブレイクを行う。そしてテーブルを一定の方向で平行に移動させて順次多数のスクライブラインに沿って半導体ウエハをブレイクする。次いでテーブルを約９０°回転させ、ブレイク済みのスクライブラインに直交するスクライブラインに沿って同様に順次ブレイクバーを押し下げてブレイクし、テーブルを一定の方向で平行に移動させる。こうして順次多数のスクライブラインに沿って半導体ウエハをブレイクしている。
特開２０１４−８３８２１号公報
さて半導体ウエハは現在８インチから１２インチへのサイズの拡大が進行中であり、大きなサイズのダイシングリングが搭載された半導体ウエハを取り扱う必要性が増している。従来のブレイク装置ではダイシングリングのサイズを変更する場合には、各サイズに対応したテーブルを用いる必要がある。そのためテーブルとその周辺部品の交換には多大の手間がかかるだけでなく、交換後の精度調整に多くの時間と工数が必要となり、コストが高くなるという問題点があった。
本発明はこのような問題点に着目してなされたものであって、テーブルを共通に使用すると共に、ダイシングリングのサイズを容易に変更することができるブレイク装置を提供することを目的とする。
この課題を解決するために、本発明のブレイク装置は、分断の対象となる脆性材料基板を保持するテーブル及び前記テーブルを回転させる回動手段を有し、前記テーブル上に第１のダイシングリング及びこれよりサイズの小さい少なくとも１つの第２のダイシングリングを選択的に取付け、前記いずれかのダイシングリングに保持された脆性材料基板をブレイクするブレイク装置であって、前記第２のダイシングリングより大きい外径を有し、内側に円形の開口を有する環状の保護位置決め板と、回動自在の押さえアームによって前記第１又は第２のダイシングリングを前記テーブル上に保持するリング収めユニットと、前記第１のダイシングリングの使用時に用いられ、前記テーブルと前記第１のダイシングリングの間に設けられる第１の弾性板と、前記第２のダイシングリングの使用時に用いられ、前記保護位置決め板の開口内に保持されて前記テーブルと前記第２のダイシングリングの間に設けられる第２の弾性板と、を具備するものである。
ここで前記リング収めユニットの押さえアームは、前記第１のダイシングリングを保持する第１の押さえアームと前記第２のダイシングリングを保持する第２の押さえアームのうち一方が取付けられるものとしてもよい。
このような特徴を有する本発明によれば、テーブル上に第１の弾性板を介して第１のダイシングリングを保持する第１の状態と、第１のダイシングリング及び第１の弾性板を取り外し、保護位置決め板とその貫通孔内に設けられた第２の弾性板とを介して第２のダイシングリングを保持する第２の状態とを容易に切換えることができる。リング収めユニットのアームをサイズに応じた押さえアームに変更することによって、共通のテーブル上にサイズの異なるダイシングリングを容易に保持することができる。従ってサイズの異なるダイシングリングを用いる場合にも、テーブルを変更することなく同一のブレイク装置でブレイクすることができるという効果が得られる。
図１は本発明の実施の形態によるブレイク装置の概略斜視図である。 図２は本実施の形態の回転機構のテーブル部分の平面図である。 図３は本実施の形態の回転機構を示す斜視図である。 図４は本実施の形態の回転機構の上部ブロックと下部ブロックとを切り離して示す斜視図である。 図５は本実施の形態の回転機構の下部ブロックの組立構成図である。 図６は本実施の形態の回転機構の上部ブロックの詳細を示す組立構成図である。 図７は本実施の形態による回転機構の側面図である。 図８は本実施の形態の回転機構の上ベースリングにテーブルを固定する状態を示す部分斜視図である。 図９は本実施の形態の回転機構のリング収めユニットとその周辺部分を示す斜視図（その１）である。 図１０は本実施の形態の回転機構のリング収めユニットとその周辺部分を示す斜視図（その２）である。 図１１は本実施の形態のブレイク装置においてダイシングリングの取り換え過程を示す平面図（その１）である。 図１２は本実施の形態のブレイク装置においてダイシングリングの取り換え過程を示す平面図（その２）である。 図１３は本実施の形態のブレイク装置においてダイシングリングの取り換え過程を示す平面図（その３）である。 図１４は本実施の形態のブレイク装置においてダイシングリングの取り換え過程を示す平面図（その４）である。 図１５は本実施の形態のブレイク装置においてダイシングリングの取り換え過程を示す平面図（その５）である。 図１６は本実施の形態のブレイク装置の概略図を示す側面図である。 図１７は本実施の形態のブレイク装置のコントローラを示すブロック図である。
次に本発明の実施の形態によるブレイク装置１０について説明する。ブレイク装置１０は、図１に示すｙ軸の正及び負方向へ移動することが可能なステージ１１を有している。ステージ１１の下方にはステージ１１をその面に沿ってｙ軸方向に移動させ、更にその面に沿って回転させるＹ軸移動機構１２が設けられている。ステージ１１の上部にはコ字状の水平固定部材１３が設けられ、その上部にはサーボモータ１４が保持されている。サーボモータ１４の回転軸にはボールネジ１５が直結され、ボールネジ１５の下端は、ボールネジ１５が回転できるように別の水平固定部材１６にて支持されている。上移動部材１７は中央部にボールネジ１５に螺合する雌ネジ１８を備え、その両端部から下方に向けて支持軸１９ａ，１９ｂを備えている。支持軸１９ａ，１９ｂは水平固定部材１６の一対の貫通孔を貫通して下移動部材２０に連結されている。下移動部材２０の下面には図示しないブレイクバーが取付けられている。ブレイクバーは細長い平板で先端を鋭くした金属製の刃物状の部材であり、先端部分が下方となるようにステージ１１の面に垂直に下移動部材２０に取付けられる。こうすればサーボモータ１４によりボールネジ１５を回転させた場合、上移動部材１７と下移動部材２０とが一体となって上下動し、ブレイクバーも同時に上下動することとなる。ここでサーボモータ１４と水平固定部材１３，１６、上下の移動部材１７，２０はブレイクバーを昇降させる昇降機構を構成している。
次にステージ１１に設けられる回転機構３０について説明する。図２は回転機構３０の平面図であり、図３はその斜視図、図４はその上部ブロックと下部ブロックとを切り離した状態を示す斜視図である。又図５は下部ブロックの組立構成図である。図５に示すように下部のベース３１には円形の段付きの貫通孔３１ａと、側方の切欠き３１ｂとが設けられている。図４に示すようにベース３１の側方に円弧状のブラケット３２とケーブルチェーン３３（ケーブルガイドともいい、ケーブルベア（登録商標）を含む）が取付けられる。ケーブルチェーン３３は柔軟な部材であり、後述するリング収めユニットに電源を供給するためのものである。又ベース３１の切欠き３１ｂには、テーブルを回転させるためのモータやギアが設けられた駆動ユニット３４が取付けられる。
次に図６は図４に示す上部ブロックの詳細を示す分解斜視図である。上部ブロックの最下部には環状ベアリングであるクロスローラ４１と、その上部にリング４２が設けられる。クロスローラ４１は内輪と外輪とがベアリングを介して連結されており、外輪を固定することで摩擦を少なくして内輪を自由に回転させることができる。クロスローラ４１はベース３１の貫通孔３１ａ内に挿入され、その下部は段差部分で保持される。リング４２はクロスローラ４１の外輪を上部から挟み込んでベース３１にねじ止めすることで、クロスローラ４１の外輪を固定するものである。下ベースリング４３は環状のリングと下方に少し径の小さく突出した突出リング部分が一体化したものであり、下部の突出部がクロスローラ４１の内輪の内側に挿入されて上部より内輪に固定される。又下ベースリング４３の上部には上ベースリング４４が固定される。上ベースリング４４は環状のリング４４ａとその上方に径の小さく突出したリング４４ｂが一体化したものであり、上部の突出リング４４ｂには四方に切欠き４４ｃ〜４４ｆが設けられている。上ベースリング４４の上部の突出リング４４ｂの外周部分には、歯車４５が取付けられる。歯車４５は図示のように全周に歯車が形成された環状の歯車であって、駆動ユニット３４の駆動歯車と噛合させている。上ベースリング４４には別のリング４６が取付けられる。リング４６の内側には段が形成されており、この段差の内側に透明ガラス製のテーブル４７が嵌め込んで保持される。テーブル４７はブレイクする基板を保持する円形の部材であり、ダイシングリングとほぼ同一の径を有するものとし、ここでは約１２インチ径とする。
次に図７はこの回転機構全体を示す側面図であり、ブラケット３２を除いた状態を示している。本図に示すようにベース３１上にはケーブルチェーン３３が設けられ、ケーブルチェーン３３の上部に歯車４５が設けられている。ここではテーブル４７上に８インチ用のダイシングリングを取付けた状態を示している。ここで下ベースリング４３と上ベースリング４４とによって、テーブル４７と歯車４５とをベース３１の上面より高く保持するベースリングを構成している。
図８は後述するリング収めユニット６０を取付ける前にテーブル４７を上ベースリング４４に取付けた状態を示す斜視図である。テーブル４７の外周には、図６に示すように４つのテーブル固定ブロック４８と４つのブロック４９が設けられる。テーブル固定ブロック４８はテーブル４７を保持するためのＬ字状のブロックであり、リング４６を介して上ベースリング４４にボルトで固定されている。ブロック４９はダイシングリングを保持するためのものであり、リング４６を介して上ベースリング４４にボルトで固定されている。
さてテーブル４７上に１２インチの基板用の第１のダイシングリング５１を設置する場合には、図６に示すようにテーブル４７の上面に第１の弾性板５２を介して直接ダイシングリング５１を取付け固定する。テーブル４７上に８インチの基板を保持する第２のダイシングリングを取付ける場合には、保護位置決め板５３を用いる。保護位置決め板５３は第２のダイシングリングより大きい外径、ここではテーブルのサイズにほぼ等しい約１２インチの環状の薄い平板であり、中央部分に第２の弾性板５４が挿入される開口が設けられている。８インチの基板を保持する第２のダイシングリング５５を取付ける場合に、保護位置決め板５３をテーブル４７上に保持し、その開口に第２の弾性板５４を挿入し、その上部より８インチ用のダイシングリング５５を取付ける。第１のダイシングリング５１又は第２のダイシングリング５５は、テーブル４７の周囲のブロック４９に載せた後、テーブルの周囲に設けられる４つのリング収めユニット６０で保持される。第１，第２の弾性板５２，５４はゴム製等の弾性を有する円板であって、下側のカメラから基板のスクライブラインが確認できるように透明体とする。
図９，図１０はリング収めユニット６０とその周辺部分の詳細を示す斜視図である。リング収めユニット６０は上ベースリング４４の４つの切欠き４４ｃ〜４４ｆに夫々取付けられているが、図９，図１０ではその１つを示している。図９，図１０では上ベースリング４４の上部リング４４ｂの切欠き４４ｃにリング収めユニット６０が取付けられる。リング収めユニット６０はＬ字形のブラケット６１にシリンダ６２が取付けられる。シリンダ６２はモータを内蔵し、その軸を９０°回動させるものである。シリンダ６２の軸にはアーム６３が設けられる。アーム６３には押さえ板６５を介してボルト６６で押さえアーム６４又は６７が取付けられる。
テーブル４７上に１２インチ用の第１のダイシングリング５１を保持するためには、図９に示すようにアーム６３には押さえアーム６４を押さえ板６５を介してボルト６６によって固定する。テーブル４７上に８インチ用の第２のダイシングリング５５を保持するためには、図１０に示すようにアーム６３には押さえアーム６７を押さえ板６５を介してボルト６６によって固定する。アーム６３と押さえアーム６４又は６７はシリンダ６２内のモータによって時計方向及び反時計方向に９０°回転する。そして押さえアームの先端がブロック４９の上部に当接し、この間で図示しないダイシングリングの端部を挟み込むことによってダイシングリング５１又は５５を固定するものである。ここで４つのリング収めユニット６０には前述したケーブルチェーン３３を介して電源が供給される。
本実施の形態では、ブレイクの対象となる脆性材料基板を半導体ウエハとする。半導体ウエハはチップに分離するため円環の枠状体であるダイシングリング５１又は５５によって保持されている。夫々のダイシングリングの内側には上向きに粘着材を有する粘着テープが貼り付けられており、その上面中央には分断の対象となる円形の半導体ウエハが保持されている。半導体ウエハにはあらかじめ多数のスクライブラインが格子状に形成されているものとする。
本実施の形態の回転機構３０では、テーブル４７を１８０°以上回転できるようにするため、全周にギアが設けられた歯車４５を用いている。又テーブルの回転機構を図７に示すようにケーブルチェーン３３の上部に位置するように配置しており、ケーブルチェーン３３の長さを従来より長くすることによって回転機構全体のサイズを大きくすることなく１８０°以上の回転角度を確保している。
図１１〜図１５は１２インチ用ダイシングリング５１から８インチ用のダイシングリング５５に交換する過程を示す図である。まず図１１では１２インチのダイシングリング５１がテーブル４７上に取付けられており、リング収めユニット６０の１２インチ用の短い押さえアーム６４によってダイシングリング５１の周囲が固定されている。これを第１の状態とする。ここで１２インチのダイシングリング５１から８インチ用のダイシングリング５５に代える場合には、まず図１２に示すように４つのリング収めユニット６０の押さえアーム６４を９０°回動させて上向きとする。これによって１２インチのダイシングリング５１が取り外し可能となる。そこでダイシングリング５１とその下部の弾性板５２を同時に取り去る。次いで図１３に示すように環状の保護位置決め板５３をガラステーブル４７の上部に載せる。更に図１４に示すようにリング収めユニット６０のアームを長い８インチ用の押さえアーム６７に交換する。次いで保護位置決め板５３の中央の開口部分に８インチ用の弾性板５４を載せ、図１５に示すようにダイシングリング５５をブロック４９の上に配置し、押さえアーム６７を回動させることによってダイシングリング５５の周囲を固定する。これを第２の状態とする。こうすれば同一のブレイク装置を用いて８インチ用と１２インチ用のいずれかのダイシングリング５１又は５５をテーブル４７上に固定することができる。
さてこの実施の形態では、図１６にブレイク装置全体の概略図を示すように、水平固定部材１３に水平に支柱７１が設けられ、この支柱７１にはカメラ７２が下方に向けて設置されている。このカメラ７２はダイシングリング上の半導体ウエハのスクライブラインの状態を検出するものである。又図中に破線で示すように、水平固定部材１３の下方のブレイクバーが押し下げられる位置の横下に、下方からテーブル上の半導体ウエハに向けて撮像し、スクライブラインを検出するカメラ７３が設けられている。
次に本実施の形態によるブレイク装置のコントローラの構成についてブロック図を用いて説明する。図１７はブレイク装置のコントローラ８０のブロック図である。コントローラ８０はテーブルの回転と平行移動及びブレイクバーの昇降を制御する制御手段である。本図においてカメラ７２，７３からの出力は、コントローラ８０の画像処理部８１を介して制御部８２に与えられる。入力部８３は脆性材料基板のブレイクについてのデータを入力するものである。制御部８２にはモニタ８４と、ブレイクバーを上下動させるためのブレイクバー駆動部８５、テーブルを回転させるためのテーブル回転駆動部８６及びＹ軸駆動部８７が接続されている。ブレイクバー駆動部８５はサーボモータ１４を駆動し、ブレイクバーを上下動させるものである。又テーブル回転駆動部８６はベース３１に設けられている駆動ユニット３４のモータ８８を駆動するものである。Ｙ軸駆動部８７はステージ１１をｙ軸方向に駆動させるモータ８９を駆動するものである。
ここで前述した図２に示す回転機構３０と図１７に示すテーブル回転駆動部８６及びモータ８８は、テーブルを少なくとも１８０°回転させる回動手段を構成している。Ｙ軸移動機構１２とＹ軸駆動部８７及びモータ８９はステージをｙ軸方向に移動させる平行移動手段を構成している。又前述した昇降機構とブレイクバー駆動部８５とは、スクライブラインに対してブレイクバーを昇降させる昇降手段を構成している。
次に半導体ウエハの分断方法について説明する。まずステージ１１に回転機構のテーブル４７上にいずれかのダイシングリング、例えばダイシングリング５１を設置する。ダイシングリング５１にはあらかじめ半導体ウエハが載置されているものとする。この状態で図１６に示すようにカメラ７２で半導体ウエハのスクライブラインを検出する。次いで形成されているスクライブラインとブレイクバーとが平行となるように、テーブル回転駆動部８６を介して制御ユニット３４のモータ８８を駆動し、テーブル４７を回転させる。
ブレイクバーとスクライブラインとが平行状態となれば、Ｙ軸駆動部８７を駆動し、ブレイクバーの真下に最も外側のスクライブラインが位置するようにステージ１１をｙ軸方向に移動する。スクライブラインがブレイクバーの真下となれば、ブレイクバー駆動部８５を用いてサーボモータ１４を駆動し、上移動部材１７と下移動部材２０とを同時に低下させてブレイクバーをステージ１１に対して垂直に保ちつつ徐々に降下させ、半導体ウエハのスクライブラインに沿って刃先を押し付けることでブレイクする。こうすれば弾性板５２がブレイクバーに押されてＶ字状にわずかに変形する。そしてブレイクバーを十分降下させることによって、スクライブラインに沿って分断が完了することとなる。分断が完了すると、サーボモータ１４を逆転させてブレイクバーを上昇させる。そしてブレイクバーを一旦上昇させ、Ｙ軸駆動部８７を駆動し、テーブルを隣接するスクライブラインの間隔に相当する長さだけ移動し、ブレイクバーの真下にいずれかのスクライブラインが位置するようにする。そして隣接するスクライブラインとブレイクバーが平行状態となれば、ブレイクバー駆動部８５を用いてブレイクバーを下方向に駆動し、半導体ウエハのスクライブラインに沿って刃先を押し付けることでブレイクする。このようにブレイクバーの昇降とｙ軸方向への移動を折り返すことにより、一定方向のスクライブラインについて全てのブレイクを完了することができる。
次にこの一定方向のブレイクを完了すると、テーブル回転駆動部８６によりステージ１１を現在の位置から９０°回転させ、再び既にブレイクしたスクライブラインと垂直なスクライブラインがブレイクバーに平行となるように設定する。そして同様にしてブレイクバーをスクライブラインに沿って押し下げることによってブレイクを行うことができる。そしてステージ１１をｙ軸方向にブレイクラインのピッチ分だけ移動させて、同様にしてブレイクバー２１を降下させる。このようにブレイクバーの昇降とｙ軸方向への移動を折り返すことにより、全面の分断が完了し、格子状に半導体ウエハを分断することができる。
このようにすればダイシングリングを設置する工程でスクライブラインとブレイクバーとが正確に平行となるように載置する必要がなくなり、作業工程を大幅に簡略化することができるという効果が得られる。
尚この実施の形態では、分断の対象となる脆性材料基板を半導体ウエハとして説明しているが、他の脆性材料基板であっても同様に本発明を適用することができる。
尚この実施の形態ではテーブルを１８０°以上回転できるようにしているが、テーブルの上部に設けられる２種類のダイシングリングを交換可能であればよいので、テーブルは必ずしも１８０°回転できるものではなく、９０°以上回転できるものであれば足りる。
又ここでは８インチと１２インチの２種類のダイシングリングをテーブル上に選択的に設置できるようにしているが、これらのサイズに限定されるものではない。ダイシングリングはより多い種類、例えば３種類のダイシングリングリングを設置できるようにしてもよい。この場合には最も大きいサイズのダイシングリング以外を使用する際に中央部分の開口の大きさが異なる複数の保護位置決め板を用いると共に、押さえアームをそのダイシングリングに対応した長さとするようにすればよい。
本発明はブレイク装置を用いて半導体ウエハなどの脆性材料基板を正確に分断することができるので、脆性材料基板を精密に分断するブレイク装置に好適である。
１０ ブレイク装置
１１ ステージ
１２ Ｙ軸移動機構
１３，１６ 水平固定部材
１４ サーボモータ
１７ 上移動部材
２０ 下移動部材
２１ ブレイクバー
３０ 回転機構
３１ ベース
３２ ブラケット
３３ ケーブルチェーン
３４ 駆動ユニット
４１ クロスローラ
４２ リング
４３ 下ベースリング
４４ 上ベースリング
４５ 歯車
４６ リング
４７ テーブル
４８ テーブル固定ブロック
４９ ブロック
５３ 保護位置決め板
５１，５５ ダイシングリング
５２，５４ 弾性板
６０ リング収めユニット
６１ ブラケット
６２ シリンダ
６３ アーム
６４，６７ 押さえアーム
６５ 押さえ板
７２，７３ カメラ
８０ コントローラ
８１ 画像処理部
８２ 制御部
８５ ブレイクバー駆動部
８６ テーブル回転駆動部
８７ Ｙ軸駆動部
８８，８９ モータ

Claims (2)

  1. 分断の対象となる脆性材料基板を保持するテーブル及び前記テーブルを回転させる回動手段を有し、前記テーブル上に第１のダイシングリング及びこれよりサイズの小さい少なくとも１つの第２のダイシングリングを選択的に取付け、前記いずれかのダイシングリングに保持された脆性材料基板をブレイクするブレイク装置であって、
    前記第２のダイシングリングより大きい外径を有し、内側に円形の開口を有する環状の保護位置決め板と、
    回動自在の押さえアームによって前記第１又は第２のダイシングリングを前記テーブル上に保持するリング収めユニットと、
    前記第１のダイシングリングの使用時に用いられ、前記テーブルと前記第１のダイシングリングの間に設けられる第１の弾性板と、
    前記第２のダイシングリングの使用時に用いられ、前記保護位置決め板の開口内に保持されて前記テーブルと前記第２のダイシングリングの間に設けられる第２の弾性板と、を具備するブレイク装置。
  2. 前記リング収めユニットの押さえアームは、
    前記第１のダイシングリングを保持する第１の押さえアームと前記第２のダイシングリングを保持する第２の押さえアームのうち一方が取付けられるものである請求項１記載のブレイク装置。
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